6.4　沉降计算

6.4.1　沉降计算应包括下列内容：

1　堤顶中心线处堤身和堤基的最终变形量；

2　施工期沉降量和工后沉降量；

3　对地质状况、荷载变化或不同地基处理方式的交界面的差异沉降量。

6.4.2　沉降计算应符合下列规定：

1　堤坝应计算自重及外加荷载引起的地基变形，当堤坝侧面有填土及荷载时，应计算边荷载的影响。

2　计算施工期固结沉降时，宜采用该时期的平均水位；计算运行期固结沉降时，宜采用设计低水位。

3　地基最终沉降量计算应采用分层总和法，并对计算结果按地区经验加以修正，有实际观测资料的工程可由实测沉降过程曲线采用经验公式推算。

4　软土地基工后沉降量应结合固结计算和类似工程经验综合分析后确定。

6.4.3　地基的最终沉降量S∞应按下式计算：

S∞=ψsSc　　　（6.4.3）

式中：S∞——最终沉降量（mm）；

Sc——固结沉降量（mm）；

ψs——沉降计算经验系数，可按地区经验选取，当无地区经验时，对软土堤基可采用1.2～1.8，堤身较高、地基土较软弱时取大值，反之取小值。

6.4.4　地基的固结沉降量Sc可按下列公式计算：

式中：n——压缩层范围内的土层数；

Sci——第i土层的压缩量（mm）；

e0i——第i土层在现有有效应力作用下的孔隙比；

e1i——第i土层在地基自重压力σsi和附加压力σzi共同作用下的孔隙比；

hi——第i土层的厚度（m）。

6.4.5　各土层的压缩量Sci可分别按下列公式计算，再分层求和得固结沉降量Sc：

1　当σsi+σzi≥pci时，可按下列公式计算：

式中：——第i土层的先期固结应力和现有有效应力（kPa）；正常固结土，超固结土

σsi、σzi——第i土层的自重压力和附加压力（kPa）；

Esi、Cci——第i土层的压缩模量（MPa）和压缩指数，应通过分级加荷固结试验确定；

——第i土层的回弹模量（MPa）和回弹指数，应通过卸荷和再加荷的固结试验确定。

2　当σsi+σzi＜pci时，可按下列公式计算：

6.4.6　压缩层计算深度应自基础底面起算，计算深度应符合下列规定：

1　当堤坝地基为一般软土层时，计算深度处向上取厚度为1m的土层的压缩量应符合下式要求：

式中：ΔSn——计算深度处向上取厚度为1m的土层的压缩量（mm）；

ΔSi——在深度范围内第i层土的计算压缩量（mm）。

2　当堤坝地基为淤泥或淤泥质土层时，计算深度应符合公式（6.4.6-2）的要求。当计算深度以下仍有软土层时，则应继续计算至软土层底，并符合公式（6.4.6-3）的规定：

σzn≤0.2σsn　　　（6.4.6-2）

σzn≤0.1σsn　　　（6.4.6-3）

式中：σzn——压缩层计算深度处地基土的垂直附加压力（kPa）；

σsn——压缩层计算深度处地基土的自重压力（kPa）。

6.4.7　对于多级等速加荷，施工过程的地基沉降量可按下式计算：

式中：St——t时刻地基的沉降量（mm）；

Ut——t时刻的固结度（%），可按本规范附录A计算；

Pt——t时刻的累计荷载（kPa）；

∑ΔP——总的累计荷载（kPa）。

6.4.8　按室内压缩试验的应力-应变关系，可按下列公式将应力固结度转换为应变固结度：

1　当采用e-p压缩曲线时，应变固结度可按下式计算：

2　当采用e-lgp压缩曲线时，应变固结度可按下式计算：

式中——应变固结度（%）；

Ut——应力固结度（%）；

p0、e0——天然地基初始有效应力（kPa）及对应的孔隙比；

pt、et——固结过程中t时刻地基的有效应力（kPa）及对应的孔隙比；

pf、ef——完全固结时的地基有效应力（kPa）及对应的孔隙比；

km——加荷比，km=σz/σs，σz为由上覆荷载产生的地基（土层）附加压力平均值，σs为天然地基土层的自重压力平均值。